专利名称：轻质硬质合金密封环及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种轻质硬质合金材料制造的密封环及其用轻质硬质合金制造密封环的方法。
背景技术：
通常的硬质合金密封环是以碳化钨为基础的硬质合金，具有较高硬度和耐磨性能，被用于各种泵类或釜类的密封和轴套，随着使用范围的不断扩充，其自身性能的不足也逐渐突现出来，其抗高温、耐腐蚀性能较差，限制了它在某些工况条件下的使用。除此之外，作为硬质合金密封环的主要原材料钨矿资源日益枯竭，据有关专家分析估计，我国现有钨矿资源仅能维持11年。正因如此，近几年来国内钨粉原材料价格飞涨，到了无法接受，无法维持用钨粉作原材料生产产品的状况。因而开发新的代替材料，生产轻质硬质合金密封环产品已到刻不容缓的时候和发展机遇。
发明内容
本发明的目的之一，选用我国目前比较丰富矿藏资源作原材料，替代以往用钨粉作为主要原材料的目的，达到少用至可以不用的目的，以节约成本。本发明的另一目的是研究硬质合金密封环的制造方法，达到提高抗高温，耐腐蚀性能、延长使用寿命。
本发明采用的以下组成成份和制造工艺实现上述目的。
轻质硬质合金密封环，密封材料由碳化钛、镍、碳化钨和钛组成，其组成含量碳化钛粉为80～90％重量，镍粉为5～10％重量，碳化钨粉为3～5％重量，钛粉为2～5％重量。
轻质硬质合金密封环的制造方法，其特征在于包括以下步骤a、将碳化钛、镍粉、碳化钨粉和钛粉按重量比例混合均匀；b、将上述已混合均匀混合物放入球磨机中湿磨，球料比为3∶8，固液比为1∶1，常温球磨48小时；c、将已磨好的湿料用真空干燥机回收酒精后，再用蒸气干燥箱烘干；
d、将已干燥过粉料，加白腊粘结粒状，60～100目过筛；e、将上述粒状料放入钢模中，加压60～100MPa/cm2压制成型；f、将上述加压成型的压制品放入真空炉内烧结，炉内温度控制在1400～1500℃，保温2～4小时；g、将已烧结的产品表面研磨加工，检验合格后入库。
所述的碳化钛粉，市售，灰黑陶瓷粉末，粒度小于4μm，化学式为TiC是以碳化钛为主晶相的立方晶格，熔点3160℃，弹性模量为322Gpa，是轻质硬质合金的主要材料，耐磨性、抗热震性好、化学性能稳定。
镍粉，市售，为铁灰色不规则粉末，含Nj99.5％以上，粉末粒度15μm。
碳化钨粉，市售，为灰黑色无规则粉末，化学式WC含量99.7％粉末粒度200目过筛。
钛粉，市售，为深灰色无定型粉末，化学式Ti含量大于99.2％粉末粒度200目过筛，熔点1668℃，属无磁性金属。
本发明的组成配方中，碳化钛为总含量的80～90％，碳化钨的含量为总含量的3～5％，由于碳化钛在合金中占主导地位，而且碳化钨在高温烧结中，能熔融在碳化钛中，熔解度很大，形成TiC-WC固熔体，镍粉和钛粉参杂其中提高耐腐蚀、耐高温、耐延展等特点，形成以碳化钛为主晶格相的陶瓷立方晶格，产生优良的抗高温、耐磨、耐腐蚀性能。
采用上述的组份和工艺方法试制的密封环的有益效果是，与原来采用高含量的碳化钨原料生产硬质合金密封环相比较，体积密度从14.5g/cm4减到6.855g/cm3g，硬度从HRA88提高到HRA90.5，抗弯强度从1470MPa提高到1750MPa，达到节省成本40％，提高了耐磨性和抗酸碱性能，延长使用寿命30％以上。
具体实施例方式
实施例1轻质硬质合金密封环的成份组成为碳化钛粉85％重量，镍粉8％重量，碳化钨粉4％重量，钛粉3％重量。
工艺步骤简述将上述各种成份按重量比例称重混合均匀；放入球磨机中湿磨，球料之比为3∶8，固液之比为1∶1，进行常温球磨48小时；将已球磨好的湿料用真空干燥机回收酒精后，再用蒸汽干燥箱烘干；将已干燥过的粉料加白腊粘结成粒状，60～100目过筛；将上述粒状料放入钢模中施压60～100MPa/cm2压制成型；将上述加压成型制品放入真空炉内烧结，炉内温度控制1400～1500℃，保温2～4小时；将已烧结成型的产品表面研磨加工，检验合格后入库。
产品性能测试将上述试制品以抽样方式抽样送上海硅酸盐研究所测试检测结果如下体积密度6.87克/厘米3，硬度HRA90.3，抗弯强度1750MPa。
实施例2轻质硬质合金密封环的成份组成为碳化钛粉90％重量，镍粉5％重量，碳化钨粉3％重量，钛粉2％重量。
工艺步骤简述将上述各种成份按重量比例称重混合均匀；放入球磨机中湿磨，球料之比为3∶8，固液之比为1∶1，进行常温球磨48小时；将已球磨好的湿料用真空干燥机回收酒精后，再用蒸汽干燥箱烘干；将已干燥过的粉料加白腊粘结成粒状，60～100目过筛；将上述粒状料放入钢模中施压60～100MPa/cm3压制成型；将上述加压成型制品放入真空炉内烧结，炉内温度控制1400～1500℃，保温2～4小时；将已烧结成型的产品表面研磨加工，检验合格后入库。
产品性能测试将上述试制品以抽样方式抽样送上海硅酸盐研究所测试检测结果如下体积密度6.85克/厘米3，硬度HRA90.1，抗弯强度1680MPa。
实施例3轻质硬质合金密封环的成份组成为碳化钛粉80％重量，镍粉10％重量，碳化钨粉5％重量，钛粉5％重量。
工艺步骤简述将上述各种成份按重量比例称重混合均匀；放入球磨机中湿磨球料之比为3∶8，固液之比为1∶1，进行常温球磨48小时；将已球磨好的湿料用真空干燥机回收酒精后，再用蒸汽干燥箱烘干；将已干燥过的粉料加白腊粘结成粒状，60～100目过筛；将上述粒状料放入钢模中施压60～100MPa/cm2压制成型；将上述加压成型制品放入真空炉内烧结，炉内温度控制1400～1500℃，保温2～4小时；将已烧结成型的产品表面研磨加工，检验合格后入库。
产品性能测试将上述试制品以抽样方式抽样送上海硅酸盐研究所测试检测结果如下体积密度6.88克/厘米3，硬度HRA90.5，抗弯强度1700MPa。
权利要求
1.轻质硬质合金密封环，其特征是密封材料由碳化钛、镍、碳化钨和钛组成。
2.根据权利要求1所述的轻质硬质合金密封环，其特征是其组成含量碳化钛粉为80～90％重量，镍粉为5～10％重量，碳化钨粉为3～5％重量，钛粉为2～5％重量。
3.轻质硬质合金密封环的制造方法，其特征在于包括以下步骤a、将碳化钛、镍粉、碳化钨粉和钛粉按重量比例混合均匀；b、将上述已混合均匀混合物放入球磨机中湿磨，球料比为3∶8，固液比为1∶1，常温球磨48小时；c、将已磨好的湿料用真空干燥机回收酒精后，再用蒸气干燥箱烘干；d、将已干燥过粉料，加白腊粘结粒状，60～100目过筛；e、将上述粒状料放入钢模中，加压60～100MPa/cm2压制成型；f、将上述加压成型的压制品放入真空炉内烧结，炉内温度控制在1400～1500℃，保温2～4小时；g、将已烧结的产品表面研磨加工，检验合格后入库
4.根据权利要求2所述的轻质硬质合金密封环，其特征是密封环的组成含量碳化钛粉85％重量，镍粉8％重量，碳化钨粉4％重量，钛粉3％重量。
5.根据权利要求2所述的轻质硬质合金密封环，其特征是密封环组成含量碳化钛粉90％重量，镍粉5％重量，碳化钨粉3％重量，钛粉2％重量。
6.根据权利要求2所述的轻质硬质合金密封环，其特征是密封环组成含量碳化钛粉80％重量，镍粉10％重量，碳化钨粉5％重量，钛粉5％重量。
7.根据权利要求2所述的轻质硬质合金密封环，其特征是密封环的体积密度为6.85～6.88g/cm3，硬度为90.1～90.5HRA，抗弯曲强度为1680～1750MPa。
全文摘要
轻质硬质合金密封环，密封材料由碳化钛、镍、碳化钨和钛组成，其组成含量碳化钛粉为80～90％重量，镍粉为5～10％重量，碳化钨粉为3～5％重量，钛粉为2～5％重量。由于碳化钛在合金中占主导地位，而且碳化钨在高温烧结中，能熔融在碳化钛中，熔解度很大，形成TiC－WC固熔体，镍粉和钛粉参杂其中提高耐腐蚀、耐高温、耐延展等特点，形成以碳化钛为主晶格相的陶瓷立方晶格，产生优良的抗高温、耐磨、耐腐蚀性能。本发明的有益效果是与原来采用高含量的碳化钨原料生产硬质合金密封环相比较，体积密度从14.5g/cm
文档编号B22F5/00GK101021268SQ200610155270
公开日2007年8月22日 申请日期2006年12月18日 优先权日2006年12月18日
发明者李友宝, 励永平, 励才勋 申请人:宁波东联密封件有限公司